4.1 气体实验定律 学案2（鲁科版选修3-3）

4.1
气体实验定律
学案2
【学习目标】　
掌握查理定律及其应用
掌握盖 吕萨克定律及其应用
【学习重点】　
掌握查理定律及其应用
掌握盖 吕萨克定律及其应用
【知识要点】　
一、查理定律
1．内容：一定质量的气体，在体积保持不变的条件下，压强与热力学温度成______
2．公式：
_______________________
二、盖 吕萨克定律
1．内容：一定质量的气体，在压强保持不变的条件下，体积与热力学温度成______
2．公式：
_______________________
注意：在以上两个公式中
（1）等式两边只要单位统一就可以，不必都化为国际制单位
（2）若是摄氏温度，则要化为__________________
（正比
=
正比
=
热力学温度）
【问题探究】　
汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油上升。已知某型号轮胎能在－40℃～90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm，那么在t
=
20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？（设轮胎容积不变）
解：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化。
设在T0
=
293K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax。依题意，当T1
=
233K时胎压为p1
=
1.6atm。根据查理定律
=
，即
=
解得：Pmin
=
2.01atm
当T2
=
363K是胎压为P2
=
3.5atm。根据查理定律
=
，即
=
解得：pmax
=
2.83atm
【典型例题】　
例
一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中AB过程为等压变化，BC过程为等容变化。已知VA
=
0.3m3，TA
=
TC
=
300K、TB
=
400K。
（1）求气体在状态B时的体积。
设气体在B状态时的体积为VB，由盖—吕萨克定律得
=
①
代入数据得
VB
=
0.4m3
②
【达标训练】　
如图为竖直放置的上细下粗的密闭细管，水银柱将气体分隔成A、B两部分，初始温度相同。使A、B升高相同温度达到稳定后，体积变化量为△VA、△VB，压强变化量为△pA、△pB，对液面压力的变化量为△FA、FB，则（
AC
）
A．水银柱向上移动了一段距离
B．△VA＜△VB
C．△pA＞△pB
D．△FA
=
△FB
已知理想气体的内能与温度成正比，如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能（
B
）
A．先增大后减小
B．先减小后增大
C．单调变化
D．保持不变
一定质量的气体，压强保持不变，下列过程可以实现的是（
A
）
A．温度升高，体积增大
B．温度升高，体积减小
C．温度不变，体积增大
D．温度不变，体积减小
一定质量的理想气体，在体积不变的条件下，压强增大。则（
A
）
A．气体分子的平均动能增大
B．气体分子的平均动能减少
C．气体分子的平均动能不变
D．条件不够，无法判定气体分子平均动能的变化
如图所示，为一定质量的气体在不同温度下的两条等温线，则下列说法正确的是：（
ABD
）
A．从等温线可以看出，一定质量的气体在发生等温变化时，其压强与体积成反比
B．一定质量的气体，在不同温度下的等温线是不同的
C．由图可知T1＞T2
D．由图可知T1＜T2
一气象探测气球，在充有压强为1.00atm（即76.0cmHg）、温度为27.0℃的氦气时，体积为3.50m3。在上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气压强逐渐减小到此高度上的大气压36.0cmHg，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气温为-48.0℃。求：
（Ⅰ）氦气在停止加热前的体积；
（Ⅱ）氦气在停止加热较长一段时间后的体积。
（1）在气球上升至海拔6.50km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程。
根据玻意耳—马略特定律有
p1V1
=
p2V2
式中，p1
=
76.0cmHg，V1
=
3.50m3，p2
=
36.0cmHg，V2是在此等温过程末氦气的体积。由①式得
V2
=
7.39m3
②
（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1
=
300K下降到与外界气体温度相同，即T2
=
225K。这是一等过程
根据盖—吕萨克定律有
=
③
式中，V3是在此等压过程末氦气的体积。由③式得
V3
=
5.54m3
④
【反思】
收获
疑问
B
A
V
p
O
T1
T2